Name: Adquisición estandarizada de datos para imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-09-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 14 s
Description: Aprende a adquirir imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra con este protocolo estandarizado. Incluye colocación precisa del volumen y controles de calidad rigurosos para garantizar datos reproducibles en estudios multisitio de trastornos neuropsiquiátricos.

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El Dr. Horga recibió apoyo del NIMH (R01-MH114965, R01-MH117323). El Dr. Wengler recibió apoyo del NIMH (F32-MH125540).

NOTA: La investigación realizada para desarrollar este protocolo se realizó de acuerdo con las pautas de la Junta de Revisión Institucional del Instituto Psiquiátrico del Estado de Nueva York (IRB # 7655). Un sujeto fue escaneado para grabar el video de protocolo, y se obtuvo el consentimiento informado por escrito. Consulte la Tabla de materiales para obtener detalles sobre el escáner de resonancia magnética utilizado en este protocolo.
1. Parámetros de adquisición de MRI
<ol><li>Prepárese para adquirir imágenes T1w de alta resolución utilizando una secuencia de eco de gradiente de adquisición rápida (MPRAGE) preparada por magnetización 3D con los siguientes parámetros: resolución espacial = 0.8 x 0.8 x 0.8 mm3; campo de visión (FOV) = 176 x 240 x 240 mm3; tiempo de eco (TE) = 3,43 ms; tiempo de repetición (TR) = 2462 ms; tiempo de inversión (TI) = 1060 ms; ángulo de giro = 8°; factor de imagen paralelo en el plano (ARC) = 2; factor de imagen paralelo a través del plano (ARC) = 233; ancho de banda = 208 Hz/píxel; Tiempo total de adquisición = 6 min 39 s.</li>
	<li>Prepárese para adquirir imágenes de RMN-MRI utilizando una secuencia de eco recuperada por gradiente bidimensional (2D) con contraste de transferencia de magnetización (2D GRE-MTC) con los siguientes parámetros: resolución = 0,43 x 0,43 mm2; Campo de visión = 220 x 220 mm2; grosor de la rebanada = 1,5 mm; 20 rebanadas; espacio de corte = 0 mm; TE = 4,8 ms; TR = 500 ms; ángulo de giro = 40°; ancho de banda = 122 Hz/píxel; Desplazamiento de frecuencia MT = 1,2 kHz; Duración del pulso MT = 8 ms; Ángulo de giro MT = 670°; número de promedios = 5; Tiempo total de adquisición = 10 min 4 s. NOTA: Aunque los resultados mostrados utilizaron estos parámetros de adquisición de MRI, este protocolo es válido para varios protocolos de imágenes T1w y NM-MRI. El protocolo NM-MRI debe cubrir ~25 mm en la dirección inferior-superior para garantizar una cobertura completa del SN.</li>
</ol>2. Colocación del volumen de NM-MRI
<ol><li>Adquiera una imagen T1w de alta resolución (tamaño de vóxel isotrópico de ≤1 mm). Utilice el reformateo en línea directamente después de la adquisición de imágenes para crear imágenes T1w de alta resolución alineadas con la línea de comisura anterior-comisura posterior (AC-PC) y la línea media.<ol><li>Realice reformatear en línea utilizando el software proporcionado por el proveedor (por ejemplo, si adquiere datos en un escáner GE: Reconstrucción MultiPlanar (MPR) en Planificación; si adquiere datos en un escáner Siemens: MPR en la tarjeta de tareas 3D; si adquiere datos en un escáner Philips: MPR en el modo de renderizado del paquete VolumeView).<ol><li>Cree reconstrucciones multiplanares de la imagen 3D T1w en el plano axial perpendicular a la línea AC-PC para cubrir todo el cerebro con un espacio mínimo entre cortes.</li>
			<li>Cree reconstrucciones multiplanares de la imagen 3D T1w en el plano coronal perpendicular a la línea AC-PC para cubrir todo el cerebro con un espacio mínimo entre cortes.</li>
			<li>Cree reconstrucciones multiplanares de la imagen 3D T1w en el plano sagital paralelo a la línea AC-PC para cubrir todo el cerebro con un espacio mínimo entre cortes.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Cargue las vistas sagital, coronal y axial de la imagen T1w de alta resolución reformateada y asegúrese de que las líneas de referencia que representan la ubicación de cada sector mostrado estén presentes.</li>
	<li>Identifique la imagen sagital que muestra la mayor separación entre el mesencéfalo y el tálamo (Figura 1A). Para ello, inspeccione visualmente los cortes sagitales de la imagen T1w reformateada hasta que se identifique el sector que muestra esta mayor separación.</li>
	<li>Usando la imagen sagital del final del paso 2.3, identifique visualmente el plano coronal que delinea el aspecto más anterior del mesencéfalo (Figura 1B).</li>
	<li>Usando la imagen coronal del final del paso 2.4, identifique visualmente el plano axial que delinea el aspecto inferior del tercer ventrículo (Figura 1C).</li>
	<li>En la imagen sagital del final del paso 2.3, alinee el límite superior del volumen de NM-MRI con el plano axial identificado en el paso 2.5 (Figura 1D).</li>
	<li>Mueva el límite superior del volumen de NM-MRI 3 mm en la dirección superior (Figura 1E).</li>
	<li>Alinee el volumen de NM-MRI con la línea media en las imágenes axiales y coronales (Figura 1F).</li>
	<li>Adquiera las imágenes de NM-MRI.</li>
</ol><img alt="Diagrama de resonancia magnética cerebral que muestra el tálamo, el tercer ventrículo y el cuerpo mamilar para su estudio anatómico." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62493/62493fig01.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> Figura 1: Imágenes que muestran el procedimiento paso a paso de colocación de volumen NM-MRI. Las líneas amarillas indican la ubicación de los sectores utilizados para la colocación del volumen como se describe en el protocolo. (A) En primer lugar, se identifica la imagen sagital con mayor separación entre el mesencéfalo y el tálamo (paso 2.3 del protocolo). (B) En segundo lugar, utilizando la imagen de A, se identifica el plano coronal que delinea el aspecto más anterior del mesencéfalo (paso 2.4). (C) En tercer lugar, en la imagen coronal del plano identificado en B, se identifica el plano axial que delinea el aspecto inferior del tercer ventrículo (paso 2.5). (D) En cuarto lugar, el plano axial identificado en C se muestra en la imagen sagital de A (paso 2.6). (E) En quinto lugar, el plano axial de D se desplaza 3 mm en la dirección superior, y este plano indica el límite superior del volumen de NM-MRI (paso 2.7). (F) La colocación final del volumen NM-MRI donde la imagen coronal corresponde a C, la imagen sagital corresponde a A y la imagen axial corresponde al plano axial en E. El volumen de NM-MRI se alinea con la línea media del cerebro en las imágenes coronales y axiales y la línea AC-PC en la imagen sagital (paso 2.8). Parte de esta cifra ha sido reimpresa con permiso de Elsevier de 30. Abreviaturas: NM-MRI = resonancia magnética sensible a la neuromelanina; AC-PC = comisura anterior-comisura posterior. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62493/62493fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
3. Controles de calidad
<ol><li>Asegúrese de que las imágenes de RMN-NM adquiridas cubran todo el SN y que el SN sea visible en las imágenes centrales, pero no en las imágenes más superiores o inferiores del volumen de RMN-NM. De lo contrario (Figura 2), repita los pasos 2.3-2.9 para asegurar la colocación correcta del volumen de NM-MRI. Si el participante se ha movido significativamente desde la adquisición de la exploración T1w de alta resolución, repita los pasos 2.1-2.9.</li>
</ol><img alt="Cortes de resonancia magnética cerebral axial, visualización 3D, diagnóstico por imágenes, análisis corte por corte." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62493/62493fig02.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> Figura 2: Ejemplo de una adquisición de NM-MRI que no pasó el primer control de calidad (paso 3.1 del protocolo). Cada uno de los 20 cortes NM-MRI mostrados desde el más inferior (imagen superior izquierda) hasta el más superior (imagen inferior derecha); La ventana/nivel de la imagen se configuró para exagerar el contraste entre la sustancia negra y el crus cerebri. Las flechas naranjas en las rodajas 15-19 muestran la ubicación de la sustancia negra en esas rodajas. La flecha roja en el segmento más superior (corte 20) muestra que la sustancia negra todavía es visible en este segmento y, por lo tanto, la adquisición no pasa el control de calidad. Abreviatura: NM-MRI = resonancia magnética sensible a la neuromelanina. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62493/62493fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<ol start="2"><li>Verifique si hay artefactos, particularmente los que pasan por el SN y la materia blanca circundante, inspeccionando visualmente cada porción de la exploración por RMN-NM adquirida.<ol><li>Busque cambios bruscos en la intensidad de la señal con un patrón lineal que no respete los límites anatómicos normales. Por ejemplo, esto puede aparecer como una región de baja intensidad que está flanqueada por dos regiones de alta intensidad.</li>
		<li>Si el artefacto es el resultado de vasos sanguíneos (Figura 3A), conserve las imágenes de RMN-NM porque lo más probable es que estos artefactos siempre estén presentes.</li>
		<li>Si los artefactos son el resultado del movimiento de la cabeza del participante (Figura 3B), recuérdele al participante que permanezca lo más quieto posible y vuelva a adquirir las imágenes de RMN-NM de acuerdo con el paso 3.2.5.</li>
		<li>Si los artefactos son ambiguos (Figura 3C), vuelva a adquirir las imágenes de RMN-NM según el paso 3.2.5. Tras la readquisición, si los artefactos permanecen presentes, proceda con estas imágenes, ya que probablemente sean biológicas en lugar de ser el resultado de problemas de adquisición.</li>
		<li>Si las imágenes de RMN-NM superan la comprobación de calidad del paso 3.1, copie la colocación anterior del volumen de RMN-MRI. Si las imágenes de RMN-RM no superan la comprobación de calidad del paso 3.1, repita los pasos 2.3-2.9 para garantizar la colocación correcta del volumen de RMN-RM (o los pasos 2.1-2.9 si el participante se movió significativamente).</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Escáneres cerebrales de resonancia magnética, etiquetados como A, B, C, con análisis detallado con zoom de las regiones cerebrales para estudio médico." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62493/62493fig03.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> Figura 3: Ejemplos de adquisiciones de NM-MRI que no pasaron la segunda verificación de control de calidad (paso 3.2 del protocolo). Solo se muestra un sector representativo para cada caso. (A) Una adquisición de NM-MRI que no pasa el control de calidad debido a un artefacto de vaso sanguíneo (flechas rojas) que es el resultado del vaso sanguíneo identificado por las flechas azules. (B) Una adquisición de NM-MRI que no pasa el control de calidad debido a artefactos de movimiento (flechas rojas). (C) Una adquisición de NM-MRI que no pasa el control de calidad debido a un artefacto ambiguo (flechas rojas). Abreviatura: NM-MRI = resonancia magnética sensible a la neuromelanina. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62493/62493fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<ol><li>Zecca, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+melanic+pigments+in+the+human+brain+that+accumulate+in+aging+and+block+environmental+toxic+metals%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">New melanic pigments in the human brain that accumulate in aging and block environmental toxic metals.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (45), 17567-17572 (2008).</li>
<li>Zucca, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neuromelanin+of+human+substantia+nigra%3A+physiological+and+pathogenic+aspects%5BTitle%5D)+AND+%22Pigment+Cell+Research%22%5BJournal%5D)">The neuromelanin of human substantia nigra: physiological and pathogenic aspects.</a> Pigment Cell Research. 17 (6), 610-617 (2004).</li>
<li>Sulzer, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromelanin+biosynthesis+is+driven+by+excess+cytosolic+catecholamines+not+accumulated+by+synaptic+vesicles%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Neuromelanin biosynthesis is driven by excess cytosolic catecholamines not accumulated by synaptic vesicles.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11869-11874 (2000).</li>
<li>Cowen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+melanoneurons+of+the+human+cerebellum+%28nucleus+pigmentosus+cerebellaris%29+and+homologues+in+the+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuropathology+%26+Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">The melanoneurons of the human cerebellum (nucleus pigmentosus cerebellaris) and homologues in the monkey.</a> Journal of Neuropathology & Experimental Neurology. 45 (3), 205-221 (1986).</li>
<li>Zecca, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+absolute+concentration+of+nigral+neuromelanin%2C+assayed+by+a+new+sensitive+method%2C+increases+throughout+the+life+and+is+dramatically+decreased+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Letters%22%5BJournal%5D)">The absolute concentration of nigral neuromelanin, assayed by a new sensitive method, increases throughout the life and is dramatically decreased in Parkinson's disease.</a> FEBS Letters. 510 (3), 216-220 (2002).</li>
<li>Sulzer, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromelanin+detection+by+magnetic+resonance+imaging+%28MRI%29+and+its+promise+as+a+biomarker+for+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22NPJ+Parkinson%27s+Disease%22%5BJournal%5D)">Neuromelanin detection by magnetic resonance imaging (MRI) and its promise as a biomarker for Parkinson's disease.</a> NPJ Parkinson's Disease. 4 (1), 11(2018).</li>
<li>Zucca, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromelanin+organelles+are+specialized+autolysosomes+that+accumulate+undegraded+proteins+and+lipids+in+aging+human+brain+and+are+likely+involved+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22NPJ+Parkinson%27s+Disease%22%5BJournal%5D)">Neuromelanin organelles are specialized autolysosomes that accumulate undegraded proteins and lipids in aging human brain and are likely involved in Parkinson's disease.</a> NPJ Parkinson's Disease. 4 (1), 17(2018).</li>
<li>Chen, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+imaging+of+locus+coeruleus+and+substantia+nigra+with+a+quantitative+neuromelanin+MRI+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">Simultaneous imaging of locus coeruleus and substantia nigra with a quantitative neuromelanin MRI approach.</a> Magnetic Resonance Imaging. 32 (10), 1301-1306 (2014).</li>
<li>Sasaki, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromelanin+magnetic+resonance+imaging+of+locus+ceruleus+and+substantia+nigra+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroreport%22%5BJournal%5D)">Neuromelanin magnetic resonance imaging of locus ceruleus and substantia nigra in Parkinson's disease.</a> Neuroreport. 17 (11), 1215-1218 (2006).</li>
<li>Trujillo, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrast+mechanisms+associated+with+neuromelanin-MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Contrast mechanisms associated with neuromelanin-MRI.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 78 (5), 1790-1800 (2017).</li>
<li>Kitao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+between+pathology+and+neuromelanin+MR+imaging+in+Parkinson%27s+disease+and+dementia+with+Lewy+bodies%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroradiology%22%5BJournal%5D)">Correlation between pathology and neuromelanin MR imaging in Parkinson's disease and dementia with Lewy bodies.</a> Neuroradiology. 55 (8), 947-953 (2013).</li>
<li>Cassidy, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromelanin-sensitive+MRI+as+a+noninvasive+proxy+measure+of+dopamine+function+in+the+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Neuromelanin-sensitive MRI as a noninvasive proxy measure of dopamine function in the human brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (11), 5108-5117 (2019).</li>
<li>Abi-Dargham, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+striatal+dopamine+transmission+in+schizophrenia%3A+confirmation+in+a+second+cohort%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Increased striatal dopamine transmission in schizophrenia: confirmation in a second cohort.</a> American Journal of Psychiatry. 155 (6), 761-767 (1998).</li>
<li>Laruelle, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+photon+emission+computerized+tomography+imaging+of+amphetamine-induced+dopamine+release+in+drug-free+schizophrenic+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Single photon emission computerized tomography imaging of amphetamine-induced dopamine release in drug-free schizophrenic subjects.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (17), 9235-9240 (1996).</li>
<li>Breier, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Schizophrenia+is+associated+with+elevated+amphetamine-induced+synaptic+dopamine+concentrations%3A+evidence+from+a+novel+positron+emission+tomography+method%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Schizophrenia is associated with elevated amphetamine-induced synaptic dopamine concentrations: evidence from a novel positron emission tomography method.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (6), 2569-2574 (1997).</li>
<li>Abi-Dargham, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+baseline+occupancy+of+D-2+receptors+by+dopamine+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Increased baseline occupancy of D-2 receptors by dopamine in schizophrenia.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (14), 8104-8109 (2000).</li>
<li>Hietala, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+dopamine+function+in+striatum+of+neuroleptic-naive+schizophrenic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Presynaptic dopamine function in striatum of neuroleptic-naive schizophrenic patients.</a> Lancet. 346 (8983), 1130-1131 (1995).</li>
<li>Lindström, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+dopamine+synthesis+rate+in+medial+prefrontal+cortex+and+striatum+in+schizophrenia+indicated+by+L-%28%CE%B2-11C%29+DOPA+and+PET%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Increased dopamine synthesis rate in medial prefrontal cortex and striatum in schizophrenia indicated by L-(β-11C) DOPA and PET.</a> Biological Psychiatry. 46 (5), 681-688 (1999).</li>
<li>Meyer-Lindenberg, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+prefrontal+activity+predicts+exaggerated+striatal+dopaminergic+function+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Reduced prefrontal activity predicts exaggerated striatal dopaminergic function in schizophrenia.</a> Nature Neuroscience. 5 (3), 267-271 (2002).</li>
<li>McGowan, S., Lawrence, A. D., Sales, T., Quested, D., Grasby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+dopaminergic+dysfunction+in+schizophrenia%3A+a+positron+emission+tomographic+%5B18F%5D+fluorodopa+study%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+General+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Presynaptic dopaminergic dysfunction in schizophrenia: a positron emission tomographic [18F] fluorodopa study.</a> Archives of General Psychiatry. 61 (2), 134-142 (2004).</li>
<li>Bose, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Classification+of+schizophrenic+patients+and+healthy+controls+using+%5B18F%5D+fluorodopa+PET+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Schizophrenia+Research%22%5BJournal%5D)">Classification of schizophrenic patients and healthy controls using [18F] fluorodopa PET imaging.</a> Schizophrenia Research. 106 (2-3), 148-155 (2008).</li>
<li>Kegeles, L. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+synaptic+dopamine+function+in+associative+regions+of+the+striatum+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+General+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Increased synaptic dopamine function in associative regions of the striatum in schizophrenia.</a> Archives of General Psychiatry. 67 (3), 231-239 (2010).</li>
<li>Toru, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotransmitters%2C+receptors+and+neuropeptides+in+post-mortem+brains+of+chronic+schizophrenic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Psychiatrica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">Neurotransmitters, receptors and neuropeptides in post-mortem brains of chronic schizophrenic patients.</a> Acta Psychiatrica Scandinavica. 78 (2), 121-137 (1988).</li>
<li>Perez-Costas, E., Melendez-Ferro, M., Rice, M. W., Conley, R. R., Roberts, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dopamine+pathology+in+schizophrenia%3A+analysis+of+total+and+phosphorylated+tyrosine+hydroxylase+in+the+substantia+nigra%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Dopamine pathology in schizophrenia: analysis of total and phosphorylated tyrosine hydroxylase in the substantia nigra.</a> Frontiers in Psychiatry. 3, 31(2012).</li>
<li>Howes, O. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Midbrain+dopamine+function+in+schizophrenia+and+depression%3A+a+post-mortem+and+positron+emission+tomographic+imaging+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Midbrain dopamine function in schizophrenia and depression: a post-mortem and positron emission tomographic imaging study.</a> Brain. 136 (11), 3242-3251 (2013).</li>
<li>Bernheimer, H., Birkmayer, W., Hornykiewicz, O., Jellinger, K., Seitelberger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+dopamine+and+the+syndromes+of+Parkinson+and+Huntington+Clinical%2C+morphological+and+neurochemical+correlations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Neurological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Brain dopamine and the syndromes of Parkinson and Huntington Clinical, morphological and neurochemical correlations.</a> Journal of the Neurological Sciences. 20 (4), 415-455 (1973).</li>
<li>Hirsch, E., Graybiel, A. M., Agid, Y. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melanized+dopaminergic+neurons+are+differentially+susceptible+to+degeneration+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Melanized dopaminergic neurons are differentially susceptible to degeneration in Parkinson's disease.</a> Nature. 334 (6180), 345(1988).</li>
<li>Fearnley, J. M., Lees, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ageing+and+Parkinson%27s+disease%3A+substantia+nigra+regional+selectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Ageing and Parkinson's disease: substantia nigra regional selectivity.</a> Brain. 114 (5), 2283-2301 (1991).</li>
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<li>Horga, G., Wengler, K., Cassidy, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromelanin-sensitive+magnetic+resonance+imaging+as+a+proxy+marker+for+catecholamine+function+in+psychiatry%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging as a proxy marker for catecholamine function in psychiatry.</a> JAMA Psychiatry. 78 (7), 788-789 (2021).</li>
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</ol>

Horga y Wengler informaron tener patentes para el análisis y uso de imágenes de neuromelanina en trastornos del sistema nervioso central (WO2021034770A1, WO2020077098A1), licenciadas a Terran Biosciences, pero no han recibido regalías.

El sistema dopaminérgico juega un papel crucial en la cognición saludable y los trastornos neuropsiquiátricos. El desarrollo de métodos no invasivos que puedan utilizarse para investigar repetidamente el sistema dopaminérgico in vivo es fundamental para el desarrollo de biomarcadores clínicamente significativos. El protocolo descrito aquí proporciona instrucciones paso a paso para adquirir imágenes de RMN de buena calidad del SN, incluida la colocación del volumen de RMN-NM y controles de control de calidad para...

La neuromelanina (NM) es un pigmento oscuro que se encuentra en las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra (SN) y en las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus (LC)1,2. La NM se sintetiza por la oxidación dependiente del hierro de la dopamina citosólica y la norepinefrina y se almacena en vacuolas autofágicas en el soma3. Aparece por primera vez en humanos alrededor de los 2-3 años de edad y se acumulacon la edad 1,4,5.
Dentro de las vacuolas que contienen NM de las neuronas SN y LC, la NM forma complejos con hierro. Estos complejos NM-hierro son paramagnéticos, permitiendo la visualización no invasiva de NM mediante resonancia magnética (RM)6,7. Las imágenes por resonancia magnética que pueden visualizar NM se conocen como MRI sensibles a NM (NM-MRI) y utilizan efectos de transferencia de magnetización directa o indirecta para proporcionar contraste entre regiones con alta concentración de NM (por ejemplo, el SN) y la sustancia blanca circundante 8,9.
El contraste de transferencia de magnetización es el resultado de la interacción entre protones de agua unidos a macromoleculares (que están saturados por los pulsos de transferencia de magnetización) y los protones de agua libre circundantes. En NM-MRI, se cree que la naturaleza paramagnética de los complejos NM-hierro acorta el T1 de los protones de agua libre circundantes, lo que resulta en efectos reducidos de magnetización-transferencia, de modo que las regiones con mayor concentración de NM aparecen hiperintensas en las exploraciones NM-MRI10. Por el contrario, la sustancia blanca que rodea el SN tiene un alto contenido macromolecular, lo que resulta en grandes efectos de magnetización-transferencia, de modo que estas regiones aparecen hipointensas en las exploraciones NM-MRI, proporcionando así un alto contraste entre el SN y la sustancia blanca circundante.
En el SN, la RMN-MRI puede proporcionar un marcador de pérdida de células dopaminérgicas11 y función del sistema dopaminérgico12. Estos dos procesos son relevantes para varios trastornos neuropsiquiátricos y están respaldados por un vasto cuerpo de trabajo clínico y preclínico. Por ejemplo, las anomalías en la función de la dopamina se han observado ampliamente en la esquizofrenia; estudios in vivo que utilizan tomografía por emisión de positrones (PET) han demostrado un aumento de la liberación de dopamina estriatal 13,14,15,16 y un aumento de la capacidad de síntesis de dopamina 17,18,19,20,21,22 . Además, los estudios post mortem han demostrado que los pacientes con esquizofrenia han aumentado los niveles de tirosina hidroxilasa, la enzima limitante de la velocidad involucrada en la síntesis de dopamina, en los ganglios basales23 y SN24,25.
Varios estudios han investigado los patrones de pérdida de células dopaminérgicas, particularmente en la enfermedad de Parkinson. Estudios post mortem han revelado que las neuronas dopaminérgicas pigmentadas del SN son el sitio primario de neurodegeneración en la enfermedad de Parkinson 26,27, y que, mientras que la pérdida de células SN en la enfermedad de Parkinson no se correlaciona con la pérdida celular en el envejecimiento normal28, se correlaciona con la duración de la enfermedad 29 . A diferencia de la mayoría de los métodos para investigar el sistema dopaminérgico, la no invasividad, la rentabilidad y la falta de radiación ionizante hacen de NM-MRI un biomarcador versátil30.
El protocolo de RMN-NM descrito en este documento se desarrolló para aumentar la reproducibilidad de la RMN-NM tanto dentro del sujeto como entre sujetos. Este protocolo garantiza una cobertura completa del SN a pesar de la cobertura limitada de las exploraciones NM-MRI en la dirección inferior-superior. El protocolo utiliza imágenes tridimensionales (3D) ponderadas en T1 (T1w) sagitales, coronales y axiales, y se deben seguir los pasos para lograr la colocación adecuada de la pila de cortes. El protocolo descrito en este trabajo ha sido utilizado en múltiples estudios31,32 y fue ampliamente probado. Wengler et al. completaron un estudio de la fiabilidad de este protocolo en el que las imágenes de RMN-MRI fueron adquiridas dos veces en cada participante en varios días32. Los coeficientes de correlación intraclase demostraron una excelente fiabilidad test-retest de este método para los análisis basados en regiones de interés (ROI) y voxelwise, así como un alto contraste en las imágenes.

<table><tbody><tr><td>Imágenes de resonancia magnética 3T</td><td>General Electric</td><td></td><td>GE SIGNA Premier con bobina de cabeza de 48 canales</td></tr></tbody></table>

adquisición estandarizada de datos para imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra

Standardized Data Acquisition for Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging of the Substantia Nigra

El sistema dopaminérgico juega un papel crucial en la cognición saludable (por ejemplo, aprendizaje de recompensa e incertidumbre) y trastornos neuropsiquiátricos (por ejemplo, enfermedad de Parkinson y esquizofrenia). La neuromelanina es un subproducto de la síntesis de dopamina que se acumula en las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra. La resonancia magnética sensible a la neuromelanina (NM-MRI) es un método no invasivo para medir la neuromelanina en esas neuronas dopaminérgicas, proporcionando una medida directa de la pérdida de células dopaminérgicas en la sustancia negra y una medida indirecta de la función de la dopamina. Aunque se ha demostrado que la RMN-NM es útil para estudiar diversos trastornos neuropsiquiátricos, se ve desafiada por un campo de visión limitado en la dirección inferior-superior, lo que resulta en la pérdida potencial de datos por la exclusión accidental de parte de la sustancia negra. Además, el campo carece de un protocolo estandarizado para la adquisición de datos de NM-MRI, un paso crítico para facilitar estudios multicéntricos a gran escala y su traducción a la clínica. Este protocolo describe un procedimiento paso a paso de colocación de volumen NM-MRI y controles de calidad en línea para garantizar la adquisición de datos de buena calidad que cubran toda la sustancia negra.

La Figura 4 muestra los resultados representativos de una participante femenina de 28 años sin trastornos psiquiátricos o neurológicos. El protocolo NM-MRI garantiza una cobertura completa del SN, lograda siguiendo el paso 2 del protocolo descrito en la Figura 1, e imágenes satisfactorias de NM-MRI siguiendo el paso 3 del protocolo. Se puede observar un excelente contraste entre el SN y las regiones vecinas de sustancia blanca con una concentración insignificant...

Este protocolo muestra cómo adquirir datos de imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra.

Adquisición estandarizada de datos para imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., ...

El protocolo presenta el primer procedimiento paso a paso estandarizado y altamente detallado para adquirir MRI sensible a la neuromelanina. Esto permitirá que el campo compare directamente los datos entre los sitios y combine muestras para validar biomarcadores generalizados. La técnica utiliza un procedimiento de colocación detallado y controles de calidad para minimizar la pérdida de datos.La técnica facilitará los estudios a gran escala necesarios para desarrollar y validar biomarcadores en trastornos neuropsiquiátricos, particularmente para el diagnóstico de la enfermedad de Parkinson. Es útil revisar los conceptos básicos de la neuroanatomía, como los términos para diferentes planos y ubicaciones del cerebro que permiten orientarse, mientras se examinan las imágenes cerebrales en la consola del escáner. Comience adquiriendo una imagen de alta resolución ponderada en T1 o T1W de un tamaño máximo de vóxel isótropo de un milímetro que esté alineado a lo largo de la comisura anterior, la comisura posterior o la línea AC-PC y la línea media.Inmediatamente después de la adquisición, realice la alineación de la imagen T1W de alta resolución a través del reformateo en línea con el software compatible. Cargue las vistas sagital, coronal y axial de la imagen T1W alineada con AC-PC y asegúrese de que las líneas de referencia que representan la ubicación de cada sector mostrado estén presentes. A continuación, inspeccione visualmente los cortes sagitales de la imagen reformateada para identificar la imagen sagital que muestra la mayor separación entre el cerebro medio y el tálamo.Utilice la imagen sagital para identificar visualmente el plano coronal, delineando el aspecto más anterior del cerebro medio. En la imagen coronal, identifique visualmente el plano axial que delinea el aspecto inferior del tercer ventrículo. En la imagen sagital, alinee el límite superior del volumen de NM-MRI con el plano axial identificado anteriormente.Luego, mueva el límite superior del volumen de NM-MRI tres milímetros en la dirección superior. Del mismo modo, alinee el volumen de NM-MRI con la línea media en las imágenes axiales y coronales y adquiera las imágenes de NM-MRI. Realice controles de calidad en las imágenes de NM-MRI adquiridas asegurándose de que las imágenes cubran toda la sustancia negra o SN. Confirme que el SN es visible en las imágenes centrales, pero no en las imágenes más superiores o más inferiores del volumen de NM-MRI.Si las imágenes de RMN-NM no superan la comprobación preliminar de control de calidad, repita la adquisición ponderada en T1, el procedimiento de colocación de la RMN-NM y la adquisición. A continuación, inspeccione visualmente cada porción de la exploración NM-MRI adquirida para verificar si hay artefactos. Compruebe si hay artefactos que atraviesan el SN y la materia blanca circundante.Busque cambios bruscos en la intensidad de la señal con un patrón lineal que no respete los límites anatómicos normales. Se deben conservar las imágenes de NM-MRI con artefactos resultantes de los vasos sanguíneos, ya que lo más probable es que estos artefactos siempre estén presentes. Si los artefactos se deben al movimiento de la cabeza de los participantes o son ambiguos, copie la colocación del volumen de NM-MRI y vuelva a adquirir las imágenes de NM-MRI.Tras la readquisición, si los artefactos permanecen presentes, proceda con estas imágenes, ya que podrían ser biológicas en lugar de ser el resultado del movimiento. El protocolo garantiza la adquisición de imágenes NM-MRI satisfactorias con una cobertura completa del SN de manera gradual. En el control de calidad inicial de las imágenes adquiridas, el SN era visible en el segmento más superior, lo que indica que no se logró una cobertura completa del SN.Las imágenes no pasaron el segundo control de calidad debido a la presencia de artefactos resultantes de vasos sanguíneos, artefactos resultantes del movimiento o artefactos ambiguos. En el análisis representativo, se muestran las imágenes satisfactorias de NM-MRI de más inferior a más superior. En las imágenes, se pudo ver un excelente contraste entre el SN y las regiones vecinas de sustancia blanca sin concentración de neuromelanina.El procedimiento garantiza que los datos de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de buena calidad se adquieran de manera confiable y repetible. Los datos se pueden utilizar para investigar de forma no invasiva la pérdida de células de dopamina en enfermedades neurodegenerativas.

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Investigación

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Este artículo tiene como objetivo describir un protocolo básico para combinar la estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS) con las mediciones de espectroscopia de resonancia magnética de protones (1H-MRS) para investigar los efectos de la estimulación bilateral en el metabolismo de la corteza motora primaria.

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Después de comprobar por sangre oxígeno-nivel-dependiente funcional resonancia magnética (fMRI en negrilla) que el correspondiente barril somatosensorial corteza área (llamado S1BF) está correctamente activado, el principal objetivo de este estudio es cuantificar el contenido de lactato fluctuaciones en los cerebros de rata activado por espectroscopia de resonancia magnética localizada del protón (1H-MRS) en el T.

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Aquí se presenta un protocolo robusto para aislar gránulos de neuromelanina del tejido humano post-mortem substantia nigra pars compacta mediante microdisección láser. Este protocolo revisado y optimizado minimiza enormemente el tiempo requerido para la recolección de muestras, reduce la cantidad de muestra requerida y mejora la identificación y cuantificación de proteínas mediante análisis LC-MS / MS.

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Aprende a adquirir imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra con este protocolo estandarizado. Incluye colocación precisa del volumen y controles de calidad rigurosos para garantizar datos reproducibles en estudios multisitio de trastornos neuropsiquiátricos.

Adquisición estandarizada de datos para imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra

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